Multi-omics unveils strain-specific neuroactive metabolite production linked to inflammation modulation by Bacteroides and their extracellular vesicles
Notice bibliographique
Résumé
• Bacteroides species produce a myriad of neurotransmitter-related metabolites. • Bacteroides signaling via EVs may modulate the gut-brain axis and immune responses. • B. finegoldii shows anti-inflammatory characteristics via GABA and EV production. • Bacteroides and their EVs hold great promise as next-generation psychobiotics. Bacteroides species are key members of the human gut microbiome and play crucial roles in gut ecology, metabolism, and host-microbe interactions. This study investigated the strain-specific production of neuroactive metabolites by 18 Bacteroidetes (12 Bacteroides , 4 Phocaeicola , and 2 Parabacteroides ) using multi-omics approaches. Genomic analysis revealed a significant potential for producing GABA, tryptophan, tyrosine, and histidine metabolism-linked neuroactive compounds. Using untargeted and targeted metabolomics, we identified key neurotransmitter-related or precursor metabolites, including GABA, l -tryptophan, 5-HTP, normelatonin, kynurenic acid, l -tyrosine, and norepinephrine, in a strain- and media-specific manner, with GABA (1–2 mM) being the most abundant. Additionally, extracellular vesicles (EVs) produced by Bacteroides harbor multiple neuroactive metabolites, mainly GABA, and related key enzymes. We used CRISPR/Cas12a-based gene engineering to create a knockout mutant lacking the glutamate decarboxylase gene ( gadB ) to demonstrate the specific contribution of Bacteroides finegoldii -derived GABA in modulating intestinal homeostasis. Cell-free supernatants from wild-type (WT, GABA+) and Δ gadB (GABA-) provided GABA-independent reinforcement of epithelial membrane integrity in LPS-treated Caco-2/HT29-MTX co-cultures. EVs from WT and Δ gadB attenuated inflammatory immune response of LPS-treated RAW264.7 macrophages, with reduced pro-inflammatory cytokines (IL-1β and IL-6), downregulation of TNF-α, and upregulation of IL-10 and TGF-β. GABA production by B. finegoldii had a limited impact on gut barrier integrity but a significant role in modulating inflammation. This study is the first to demonstrate the presence of a myriad of neuroactive metabolites produced by Bacteroides species in a strain- and media-specific manner in supernatant and EVs, with GABA being the most dominant metabolite and influencing immune responses.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».